水閘重建基礎(chǔ)處理技術(shù)探討

吳偉忠

廣東省電白縣水電建筑安裝工程公司

【摘 要】一般而言，需要進(jìn)行重建的水閘都有著或多或少的問(wèn)題，因此要根據(jù)地質(zhì)情況的不同，因地制宜，且一般舊閘的地質(zhì)情況都是比較復(fù)雜的，所以根據(jù)不同的地質(zhì)情況要進(jìn)行不同的地基處理措施，以期達(dá)到預(yù)期的效果。

【關(guān)鍵詞】水閘重建；基礎(chǔ)處理；經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)

我國(guó)從2010年起就開(kāi)始啟動(dòng)了大中型病險(xiǎn)水閘除險(xiǎn)加固專項(xiàng)計(jì)劃，全國(guó)各地的水閘都開(kāi)始進(jìn)行檢測(cè)整修。水閘的分布范圍較廣，且地質(zhì)條件各異，因此水閘重建基礎(chǔ)處理工作具備一定的難度。水閘基礎(chǔ)處理方案對(duì)于水閘的安全具有決定性的作用，對(duì)整體的水閘工程都有著很大的影響，尤其要慎重處理的是水閘工程中的強(qiáng)透水中粗砂層、砂礫層地基和深厚軟層地基，對(duì)這兩類地基要進(jìn)行謹(jǐn)慎處理。

1.工程概況

該水閘是要在原址上重建一個(gè)更大面積的新水閘，原水閘的基礎(chǔ)地質(zhì)是砂層厚5-6m左右，要進(jìn)行大面積的開(kāi)挖挖難，在原河水水位上由于水位過(guò)高，且滲流量大，因此在重建的過(guò)程中，要將水泥攪拌在樁圍堰周圍，樁圍堰D=500mm，呈梅花狀，共三排，閘室基礎(chǔ)也用水泥攪拌，使樁間距達(dá)到1000*1000mm，呈梅花狀的狀態(tài)。為了更好地確保水閘基坑的棘突物理性質(zhì)，需要在水閘基坑開(kāi)挖并回填砂墊層，比如說(shuō)可以在基坑底不止地質(zhì)鉆孔8個(gè)，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)飾演，孔深保持在8米，并且鉆入持力層5米左右，根據(jù)實(shí)際情況，可以得出一系列結(jié)果。在水閘的基坑持力層的第一層，是素填土，即回填層，厚度在1.5米-2.8米左右，土質(zhì)呈現(xiàn)黃色、松軟的狀態(tài)，沒(méi)有什么雜志，分選好，且呈稍濕狀態(tài)。第二層主要是粉質(zhì)粘土，厚度在1米-2.5米左右，土質(zhì)呈灰白色，細(xì)滑，并且含有10%左右的粉細(xì)砂，可塑性強(qiáng)，平均N=6。第三層是中砂，厚度約為3.1米-3.2米，土質(zhì)呈灰黑色，且顆粒均勻，標(biāo)貫實(shí)驗(yàn)4次，含淤泥約5%。第四層是粉砂，厚度約為3.8-6.7米，土質(zhì)呈灰黑色，分選好，局部混腐木，標(biāo)貫實(shí)驗(yàn)12次左右，平均N=7.9。

2.水閘工程中存在的問(wèn)題分析

水閘工程中存在的問(wèn)題首先是試樁中存在的一些問(wèn)題，在攪拌樁正式施工前，需要按照設(shè)計(jì)的要求在水閘上游的空地進(jìn)行試樁，對(duì)三根攪拌樁要進(jìn)行抽芯，并且要發(fā)現(xiàn)在近水側(cè)一根的攪拌樁在-3.0米處對(duì)攪拌樁樁體出現(xiàn)的斷層現(xiàn)象進(jìn)行分析，一般而言，容易出現(xiàn)斷層現(xiàn)象就是試樁容易出現(xiàn)的問(wèn)題，因此要對(duì)試樁工作加大重視程度，并進(jìn)行合理處理。還有個(gè)問(wèn)題是基礎(chǔ)開(kāi)挖工程中出現(xiàn)的問(wèn)題，在開(kāi)挖舊閘時(shí)可以發(fā)現(xiàn)地下水是十分豐富的，因此在挖除部分會(huì)有很多的泉眼，經(jīng)過(guò)深層次的探析可以發(fā)現(xiàn)，舊閘底板的結(jié)構(gòu)從上到下厚度漸增，并且深入挖掘后發(fā)現(xiàn)存在著1.5米厚左右的拋石。針對(duì)水閘工程中出現(xiàn)的種種問(wèn)題，如果還繼續(xù)采用攪拌復(fù)合地基，那么原水閘的就要在重新施工前將所有的硬化結(jié)構(gòu)全部拆除，并且新增加的開(kāi)挖深度約在1.8米左右，且開(kāi)挖前必須要進(jìn)行支護(hù)或增加開(kāi)挖范圍的工作。由于原有地基上存在泉眼，那么如果要增加開(kāi)挖深度，必然會(huì)開(kāi)挖出更多的地下泉眼，這對(duì)于攪拌樁施工的質(zhì)量就無(wú)法保證。

3.強(qiáng)透水中粗砂層地基水閘基礎(chǔ)處理

中砂層、沙礫層的地基包括兩類，一類是水閘直接接觸的中粗砂層、砂礫層，一類是中粗砂層、砂礫層表面覆蓋的約3米左右的軟弱土層。這類地基的主要特點(diǎn)是承載力的問(wèn)題，承載力略低于設(shè)計(jì)承載力的要求，并且抗?jié)B透變形的能力也比較差，對(duì)于這種地基的處理方法很多，并且從經(jīng)濟(jì)上來(lái)考慮，如果覆有一層軟弱土層，那么可以挖除覆蓋層，換填中粗砂并進(jìn)行振動(dòng)水沖。在強(qiáng)透水的中粗砂層地基中用振沖可以添加填料劑，并且樁徑在0.6-0.8米左右，振沖孔孔距宜采用1.5米-2.5米，并且按照梅花形或者方格型進(jìn)行布置，孔深可以根據(jù)設(shè)計(jì)的要求和具體的施工條件來(lái)確定。振沖孔中的添加填料適宜采用具有良好配級(jí)的砂，碎石的最大直徑不能超過(guò)5厘米，且含泥量不能超過(guò)5%。

振動(dòng)水沖擠沒(méi)有辦法解決滲透性穩(wěn)定性的問(wèn)題，因此還需要采取另外的防滲措施，最常可以采取的措施包括水平鋪蓋或者是垂直防滲墻，從防滲的效果來(lái)看，垂直防滲墻的效果更好，更適宜進(jìn)行防滲措施工作。防滲墻體采用混凝土地下墻或者高壓噴射灌漿防滲帷幕，連續(xù)墻的厚度為0.6米-1米，孔距為1.5-2米，套孔為0.2-0.3米，防滲墻的地面穿透透水砂層嵌入相對(duì)透水層不小于1米的防滲墻，需要特別注意的是，閘室兩側(cè)刺墻要相互銜接，并且要向兩側(cè)延伸出適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度來(lái)防止閘側(cè)的繞滲被破壞，實(shí)際的情況也需要根據(jù)具體的運(yùn)行來(lái)處理沉降、滲透變形等問(wèn)題。

4.軟土地基水閘基礎(chǔ)處理

4.1軟土地基層的特征分析

很多舊閘都存在著淤泥、粉細(xì)砂淤泥、淤泥質(zhì)粘土等軟弱土層，具有厚度大、含水量高、承載力低、壓縮量大的特點(diǎn)，并且一般含水量能夠達(dá)到60%-100%左右，孔隙率大于1.5，軟土的厚度能夠達(dá)到10-40米，最厚的地方能夠達(dá)到60米左右，承載力一般為40-60kPa，且基底應(yīng)力一般為70-120kPa左右。軟土層在地震的作用下容易出現(xiàn)液化、震陷等問(wèn)題，因此在水閘的建設(shè)中，需要采用基礎(chǔ)措施才能夠達(dá)到滿足承載力、抗震及沉降等方面的要求。

4.2軟土地基水閘處理方法

水閘重建是為了滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展和當(dāng)?shù)厣a(chǎn)生活的需要，早在20世紀(jì)60年代左右，我國(guó)結(jié)合防堤工程修建了大量的水閘，并且受到當(dāng)時(shí)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)技術(shù)影響，很多的水閘技術(shù)含量不高，只是進(jìn)行了簡(jiǎn)單的地基處理，有的甚至沒(méi)有進(jìn)行地基處理，經(jīng)過(guò)幾十年的運(yùn)行，很多工程已經(jīng)不堪一擊，普遍存在著沉降大、結(jié)構(gòu)開(kāi)裂等問(wèn)題，很多水閘在運(yùn)行的過(guò)程中需要經(jīng)過(guò)大量的維修，甚至有些已經(jīng)無(wú)法運(yùn)行，因此展開(kāi)水閘重建工作室十分有必要的，我國(guó)從2010年開(kāi)始就進(jìn)行了大規(guī)模的重建，基礎(chǔ)的處理方法包括剛性混凝土樁、水泥攪拌樁、水泥粉煤灰碎石樁和復(fù)合地基等。

剛性混凝土樁基礎(chǔ)樁底一般在砂層、砂卵石層和粘土層中，是按照摩擦樁進(jìn)行設(shè)計(jì)的，軟土地經(jīng)過(guò)處理之后承載力可以滿足承載需要，且沉降量較小，也能夠滿足安全的要求。但是其中存在的主要問(wèn)題是閘側(cè)的回填土容易造成集中滲漏通道，給水閘帶來(lái)安全隱患，這種方式的處理就要在閘底板預(yù)留灌漿孔，并且定時(shí)進(jìn)行灌漿，但是通過(guò)這種形式又很容易埋下長(zhǎng)久的隱患，如果處理不好，就很可能導(dǎo)致管道的崩潰。可以在軟土層厚度約25米處作為水閘基礎(chǔ)，這也是目前最廣泛的混凝土鉆孔灌注樁處理方式，但是存在的隱患就是容易造成沉降變形問(wèn)題，但是只要在軟土地區(qū)沉降量不是很嚴(yán)重，只要留夠足夠的高度來(lái)滿足設(shè)計(jì)的要求就足夠。采取的配合措施如在閘室基底四周設(shè)置連排水泥、攪拌樁等進(jìn)行圍封，或是在閘底預(yù)留灌漿孔定期灌漿來(lái)解決 閘底脫空集中滲漏的問(wèn)題，同時(shí)還可以在閘室兩側(cè)的連接地基采用水泥攪拌的方式來(lái)對(duì)排水板進(jìn)行預(yù)壓，采用配套措施進(jìn)行基礎(chǔ)處理，防止在運(yùn)行中出現(xiàn)安全問(wèn)題。

水泥攪拌復(fù)合地基相對(duì)其他地基而言屬于一種柔性的地基，作用機(jī)理是通過(guò)對(duì)柔軟的土地進(jìn)行攪拌加固，這樣能夠?qū)ν恋仄鸬郊s束總用，并且能夠?qū)ν馏w起到約束作用，在攪拌樁及樁間土的共同作用下來(lái)承擔(dān)作用力，并要求對(duì)復(fù)合地基的承載力滿足設(shè)計(jì)要求，這也對(duì)沉降變形的協(xié)調(diào)比較理想。CFG樁復(fù)合地基的強(qiáng)度要低于剛性混凝土樁，但是高于水泥攪拌樁，但是變形協(xié)調(diào)能力要高于剛性混凝土樁，低于水泥攪拌復(fù)合地基，因此需要置于可靠持力層中，并且處理后的地基承載力比較大，水閘沉降較小，因此很多水閘今年來(lái)比較多的采用CFG樁復(fù)合地基。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，水閘重建基礎(chǔ)處理對(duì)于水閘的安全具有決定性的作用，建議施工部門(mén)要嚴(yán)格檢測(cè)水閘狀況，總結(jié)成功的經(jīng)驗(yàn)和失敗的教訓(xùn)，并形成更好的技術(shù)指導(dǎo)型文件，以便更好地解決水閘基礎(chǔ)處理的問(wèn)題，以保證水利工程能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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